Оптимізація параметрів проведення експериментальних досліджень вібраційно-відцентрової обробки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Національний університет водного господарства та природокористування

ОПТИМІЗАЦІЯ ПАРАМЕТРІВ ПРОВЕДЕННЯ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ вібраційно-відцентрової обробки

Кондратюк О.М., старший викладач

Анотація

В статті проведено аналіз характерних параметрів вібраційно-відцентрового процесу обробки деталей. Приведено конструктивні схеми станків для здійснення цього процесу. Дана характеристика робочого середовища. Обґрунтовано методи проведення експериментів.

Annotation

The paper carries out the analysis of specific parameters of vibration centrifugal process of parts processing. The constructive scheme is given for machine tools for implementing this process. The characteristics is given of the operating environment. Methods are substantiated for conducting experiments.

Виклад основного матеріалу

Вібраційна обробка деталей в середовищі вільно коливних тіл являє собою багатофакторний процес, інтенсивність якого залежить від амплітуди і частоти коливань робочої камери, траєкторії її руху, тривалості обробки, характеристики і розмірів частинок робочого середовища, об'єму робочої камери та степені її заповнення, механічних властивостей матеріалу оброблюваних деталей та інших факторів.

Дослідження в області вібраційної обробки [1, 2, 3, 4, 5] дають обґрунтування при дослідженні таких основних закономірностей вібраційно-відцентрового методу обробки як продуктивність і якість обробленої поверхні, незалежними перемінними прийняти: амплітуду кутових коливань А, град.; частота коливань , Гц; термін обробки Т, хв.; степінь заповнення робочої камери К, %.

Постійне вдосконалення вібраційної обробки на шляху її інтенсифікації, яка розвивається різновидними напрямами, потребує проведення все більших об'ємів експериментальних робіт.

Технологічне обладнання

Для проведення досліджень були розроблені і виготовлені експериментальні установки з різними видами робочих камер.

Експериментальний вібраційно-відцентровий станок (тип I) зі складними кутовими коливаннями наведено на рис. 1. Станина 1 станка виконана із сталевої труби діаметром 630 мм, до нижнього торця якої приварено основу, виготовленої із товстого стального листа. Вздовж діаметрально протилежних твірних в середині поверхні станини 1 приварені кронштейни 2 для кріплення опор 3. Опора 3 є зварним корпусом, в який завулканізовано гумову капронову втулку рухомого з'єднання з цапфами рамки 4. За допомогою знімних цапф 5 з рамкою 4 шарнірно з'єднана робоча камера 6. До дна робочої камери приварена ступиця з квадратним отвором, в який вільно входить водило 7, посадженого нижнім своїм кінцем в сферичний підшипник коченя. Корпус 8 сферичного підшипника при допомозі шарнірів, зв'язаний з вилкою 9, яка має різьбовий отвір для з'єднання з ходовим гвинтом 10. Ходовий гвинт 10 має в наявності праву і ліву різьбу. На ділянку з лівою різьбою накручується противага 11. Ходовий гвинт встановлено в опорах кривошипа 12, який обертається за допомогою клино-ремінної передачі від електродвигуна. Стійка кривошипа жорстко кріпиться до основи станини. Така конструкція механізму приводу дозволяє плавно змінювати амплітуду кутових коливань.

Рис. 1 Конструктивна схема вібраційно-відцентрового станка. Тип I

Технічна характеристика

Об'єм робочої камери, дм³ 25

Амплітуда коливань, град 0 15

Частота коливань, Гц 15, 24

Потужність електродвигуна віброприводу, кВт 0,55

Габаритні розміри, мм 1000630800

Експериментальний вібраційно-відцентровий станок (тип II) зі складними кутовими коливаннями наведено на рис. 2. Станина 1 станка виконана із стальної труби діаметром 240 мм. До нижнього торця станини 1 приварено основу, виготовленої з товстого стального листа, до верхнього торця приварено кришку з вікном. По периметру станини 1 приварені кронштейни 2 динамічних пружин 3 торової прогумованої камери 4. На кришці станини 1 закріплені стійки 5 із завулканізованими гумою капроновими (бронзовими) втулками для рухомого з'єднання з роз'ємними опорами 6, 7, карданного підвісу 8. В карданному підвісі 8 приварена ступиця з квадратним отвором, в який вільно входить водило 9, посадженого нижнім своїм кінцем в сферичний підшипник коченя. Корпус 10 сферичного підшипника за допомогою шарнірів зв'язаний з вилкою 11, яка з противагою 12 переміщається пазах корпуса кривошипа 13. Кривошип 13 обертається за допомогою клино-ремінної передачі від електродвигуна. Стійка 14 кривошипа 13 жорстко кріпиться до основи станини 1. Механізм плавної зміни кутових коливань включає в себе групу гвинт-гайка 15 з вилкою, яка шарнірно зв'язана з обоймою 16. Обойма 16, яка зв'язана з вилкою 11 і противагою 12 тягами 17, плавно може переміщатись по направляючих, паралельних осі обертанню, кривошипа 13. Така конструкція механізму приводу дозволяє плавно змінювати амплітуду кутових коливань без зупинки станка.

Технічна характеристика

Об'єм робочої камери, дм³ 30

Амплітуда коливань, град 0 15

Частота коливань, Гц 15, 24

Потужність електродвигуна віброприводу, кВт 0,55

Габаритні розміри, мм 650450500

Зразки, деталі і робоче середовище

В експериментальній частині необхідно встановити такі основні закономірності процесу вібраційно-відцентрової обробки, як продуктивність процесу і якість обробленої поверхні. Крім того, в експериментальній частині роботи ставиться задача визначення технологічних можливостей на доводочних операціях при виготовлені і ремонті машин і приладів.

Для визначення продуктивності процесу були виготовлені зразки із п'яти вуглецевих і легованих конструкційних сталей і латуні. Зразки із латуні мали форму паралелепіпедів з розмірами ребер 9925 мм. Зразки із сталі Сm3 мали форму циліндрів Ш 24 і висотою Н=28 мм. Інші зразки із сталі 45, сталі 40Х, сталі 40, сталі 20 мають форму циліндрів Ш 18 мм і висотою Н=30мм.

Всі досліджувані зразки були систематизовані по вазі і шорсткості.

В якості робочих середовищ використовували відходи битих абразивних кругів із електрокорунду білого і нормального карбіду кремнію чорного. Абразивні частинки попередньо галтувалися і розділялися на фракції за величиною гранул: 5...10 мм, 15...20 мм, 25...30 мм.Також використовували природний байкаліт зелений, грануляцією 15...20 мм, гранульований абразивний матеріал ПТС-10 (похила трьохгранна призма з розмірами ребер 101010 мм) твердістю СТЗ, ТУ 2-036-925-83 Волгоградського абразивного заводу, закалені поліровані шари діаметром 2...5 мм.

Рис. 2 Конструктивна схема вібраційно-відцентрового станка. Тип II

Рідинними добавками представлені 3 % розчин кальцинованої соди або розчин триполіфосфату натрію.

Дослідження якості поверхні проводилось по шорсткості і мікротвердості, а експериментальні зразки виготовлялись призматичними і циліндричними формами із вуглецевих і легованих конструкційних сталей тих же марок, що і при визначенні продуктивності процесу. Експериментальні зразки піддавалися двом видам термічної обробки: випалу або загартуванню.

Крім спеціально виготовлених зразків при дослідженні якості досліджуваних поверхонь використовувались деталі товарів народного споживання і деталі машин та агрегатів заводу „Рівнесільмаш”, Рівненського заводу тракторних запасних частин (РЗТЗЧ), Рівненського заводу високовольтної апаратури (РЗВА).

При дослідженні можливостей вібраційно-відцентрової обробки на доводочних операціях брались деталі основного виробництва заводів РЗТЗЧ і „Рівнесілмаш”.

Контрольно-вимірювальна апаратура, інструменти і допоміжне обладнання

Використані при дослідженнях контрольно-вимірювальна апаратура і інструменти вказані у табл. 1.

обробка вібраційний відцентровий деталь

Таблиця 1

Контрольно-вимірювальна апаратура і інструменти

При математичному моделюванні процесу вібраційно-відцентрової обробки, а також при проведенні інженерних розрахунків конструкцій вібраційно-відцентрових станків дуже важливо знати значення складової потужності приводу, яка надходить на створення руху робочого середовища.

Методика проведення експерименту

Критерієм оцінки продуктивності процесу вібраційно-відцентрової обробки вибрано вагове зняття металу з одиниці поверхні обробленого зразка (Q, мг/см²). Зважування зразків проводилось на аналітичних вагах моделі ВЛА

Таблиця 2

Технологічний процес вібраційно-відцентрового шліфування, полірування і ущільнення

200М з точністю до 0,1 мг. Зняття металу фіксувався через 15 хв. до 90 хв. обробки. Обробка проводилась віброабразивним методом в станках I і II типу. Об'єм деталей, робочого середовища і вільного незаповненого простору в % від робочої камери становить 20:50:30, амплітуда кутових коливань А (210 град.), частота коливань (15 Гц), час обробки Т (90хв.) Робочим середовищем вибрано битий круг марки 24А, 40НСТ і грануляцією 10-30мм.

При дослідженні шорсткості оцінка якості поверхні велась за оптимальним, згідно ДЕСТ 2798.73, параметром - середнє арифметичне відхилення профілю. Вимірювання і зняття профілограм проводилось за допомогою профілографа-профілометра заводу „Калібр” моделі 201 і моделі 252.

Мікротвердість досліджувалась на стальних зразках випаленому і загартованому стані.

Вимірювання мікротвердості проводилось приладом ПМТ-3, згідно методиці, встановленої ДЕСТ 9450-60 при завантаженні для закаленої сталі 100 г і для відпаленої - 50г.

Параметри технологічного процесу вібровідцентрової обробки при дослідженні якості обробленої поверхні наведені в таблиці 2.

Для контролю за осадом зміни контрольованих параметрів якості оброблювальних поверхонь через кожних 15 хв. проводилось зваження і вимірювання шорсткості, мікротвердості і твердості зразків.

Висновки

На продуктивність процесу і якість поверхневого шару при вібраційно-відцентровій обробці впливають кінематичні параметри руху робочої камери (кутова амплітуда, частота коливань та інші) термін обробки, розміри, матеріали і співвідношення мас оброблювальних деталей і твердого наповнювача робочого середовища, коефіцієнт заповнення робочої камери, швидкість подачі, склад і кількість в камері робочої рідини, геометрична форма робочої камери.

Інші основні технологічні параметри обробки такі, як розміри, матеріали, співвідношення мас оброблювальних деталей і інгредієнтів твердого наповнювача робочого середовища, характеристики робочого середовища, були вибрані на основі існуючих технологічних рекомендацій і результатів раніше проведених досліджень.

Література

1. Бабичев А.П. Вибрационная обработка детали. М.: Машиностроение, 1974. 136 ст.

2. Карташов И.Н., Шаинский М.Е., Власов В.А. и др. Обработка деталей свободными абразивами в вибрирующих резервуарах. К.: Высшая школа, 1975. с. 3-130.

3. Матюхин Е.В. Анализ параметров соударения рабочих тел в виброкамере при упрочнении закаленных сталей. В сб.: Прогрессивная вибро-упрочняющая технология. Ростов-на-Дону: ИСХМ, 1981. ст. 29-42.

4. Тамаркин М.А. Определение числа актов взаимодействия частиц с поверхностью деталей при вибрационной обработке. В. сб.: Прогрессивная отделочно-упрочняющая технология. Ростов-на-Дону, 1980. ст. 77-80.

5. Мороз В.М. Разновидности процесса вибрационно-центробежной обработки и оборудование для их осуществления. Автореферат диссертации на соискание учебной степени кандидата технических наук. Ростов-на-Дону, 1987.

Размещено на Allbest.ru